iOS 개발자가 알아야할 네트워크 관련 개념 정리: TCP/IP, HTTPS, URLSession

1. 네트워크 프로토콜

네트워크 통신은 여러 계층의 프로토콜이 협력하여 이루어진다. 주요 모델로 OSI 7계층 모델과 TCP/IP 모델이 있다.

OSI 7계층

• 물리 계층: 전기 신호, 광 신호 등의 물리적 전송 담당
• 데이터 링크 계층: 오류 감지 및 수정, MAC 주소 기반 통신
• 네트워크 계층: IP 주소를 사용하여 경로 설정 (예: IP)
• 전송 계층: 데이터의 신뢰성 있는 전송 보장 (예: TCP, UDP)
• 세션 계층: 세션 설정, 관리, 종료
• 프레젠테이션 계층: 데이터 표현 형식 변환 (예: 암호화)
• 응용 계층: 사용자와 직접 상호작용 (예: HTTP, FTP)

TCP/IP 모델

• 응용 계층 (HTTP, FTP, DNS)
• 전송 계층 (TCP, UDP)
• 인터넷 계층 (IP)
• 네트워크 액세스 계층 (이더넷, Wi-Fi)

OSI 7계층

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2. SSL과 TLS

SSL/TLS는 보안 통신을 위한 프로토콜이다.

주요 보장 사항

1. 기밀성 (Confidentiality): 데이터를 암호화하여 중간자(MITM) 공격을 방지.
2. 무결성 (Integrity): 데이터가 전송 중에 변조되지 않았음을 확인.
3. 인증 (Authentication): 서버(및 필요한 경우 클라이언트)가 신뢰할 수 있음을 증명.

주요 기술

1. 암호화 알고리즘:
   • 비대칭키 암호화: RSA, Elliptic Curve Cryptography (ECC)
   • 대칭키 암호화: AES, ChaCha20
2. 해시 알고리즘:
   • 데이터 무결성을 보장하기 위해 사용 (예: SHA-256).
3. 인증서:
   • 서버 신뢰성을 증명하기 위해 사용. 인증 기관(CA, Certificate Authority)이 발급.

세 가지 동작 단계

1. 핸드셰이크 (Handshake)

이 단계에서 클라이언트와 서버가 서로를 확인하고, 보안 연결을 설정하기 위한 준비를 한다.

1. 클라이언트 헬로우 (Client Hello):
   • 클라이언트가 지원하는 암호화 알고리즘 목록과 프로토콜 버전을 서버에 전달.
2. 서버 헬로우 (Server Hello):
   • 서버가 클라이언트의 요청에 응답하며 사용할 암호화 알고리즘과 인증서를 제공.
3. 인증서 교환:
   • 서버는 클라이언트에게 자신의 인증서를 전송.
   • 클라이언트는 인증서를 확인해 서버의 신뢰성을 검증.
4. 세션 키 생성:
   • 양측이 동일한 대칭키를 생성하기 위해 키 교환(주로 Diffie-Hellman 또는 RSA 알고리즘 사용)을 수행.

2. 암호화된 세션 키 교환

세션 키가 생성되면, 이 키를 사용해 데이터 암호화를 시작한다.

이 단계에서는 대칭 암호화 방식이 사용되는데, 이는 속도가 빠르고 효율적이다.

3. 데이터 전송

클라이언트와 서버는 생성된 세션 키를 사용해 데이터를 암호화하여 주고받는다. 이는 중간에서 데이터가 탈취되더라도 해독할 수 없도록 보장한다.

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3. HTTP와 HTTPS

HTTP는 무상태(Stateless) 프로토콜로, 각 요청이 독립적이다. 이는 서버가 이전 요청 정보를 기억하지 않는다는 것을 의미한다.

HTTP/1.1과 HTTP/2

• HTTP/1.1:
  • 요청/응답 당 하나의 연결 사용
  • 연결 유지(Keep-Alive) 지원
• HTTP/2:
  • 단일 연결에서 다중 요청/응답 처리 (Multiplexing)
  • 헤더 압축으로 대역폭 절약
  • 서버 푸시(Server Push) 지원

HTTP/3의 주요 기능

• QUIC 기반 프로토콜로 더 빠른 연결 설정
• 패킷 손실에도 빠른 복구 가능
• TLS 1.3을 기본으로 채택

HTTP와 HTTPS

• HTTP (Hypertext Transfer Protocol):
  • 데이터를 평문으로 전송
  • 보안에 취약 (중간자 공격 가능)
• HTTPS (HTTP Secure):
  • SSL/TLS를 통해 데이터를 암호화하여 전송
  • 인증서를 통해 서버 신뢰성을 보장

iOS의 보안 통신 방법

iOS는 'App Transport Security (ATS)'를 통해 HTTPS 사용을 강제한다. ATS는 강력한 암호화와 보안 프로토콜을 사용하여 데이터 전송의 안전성을 보장한다.

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3. TCP와 UDP

TCP와 UDP의 차이점

• TCP (Transmission Control Protocol):
  • 연결 지향형
  • 신뢰성 보장 (데이터 손실 시 재전송)
  • 순서 보장
• UDP (User Datagram Protocol):
  • 비연결형
  • 데이터 손실 허용
  • 빠른 전송이 필요할 때 사용 (예: 스트리밍)

TCP 3-Way Handshake

1. 클라이언트가 서버에 SYN 요청 전송
2. 서버가 SYN-ACK 응답 전송
3. 클라이언트가 ACK를 전송하여 연결 확립

• 소켓 통신은 TCP와 UDP 같은 프로토콜을 사용할 수 있다.
• TCP/IP는 네트워크 통신을 위한 규약을 말하며, TCP와 UDP는 그 하위 프로토콜이다.
• TCP는 연결 지향적인 방식으로 신뢰성 있는 데이터 전송을 제공하고, UDP는 빠르지만 신뢰성 없는 전송을 제공한다.

 

 

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4. iOS의 네트워크 요청 처리

URLSession 사용 방법

iOS는 URLSession을 통해 HTTP/HTTPS 요청을 처리하고, 보안 통신을 위해 SSL/TLS를 기본적으로 지원한다. 개발자는 URLSession을 사용하여 REST API와 통신하거나 데이터 다운로드, 업로드를 처리한다.

1. URLSessionConfiguration: 기본 설정 구성
2. URLSession: 요청을 처리하는 세션 생성
3. Data Task: 데이터를 주고받는 작업 정의

guard let url = URL(string: "https://api.example.com/data") else { return }
let task = URLSession.shared.dataTask(with: url) { data, response, error in
    if let error = error {
        print("Error: \(error.localizedDescription)")
        return
    }

    if let data = data {
        print("Response Data: \(data)")
    }
}
task.resume()

* 참조 : 이전에 썼던 RESTful API관련 글

https://local-dev.tistory.com/entry/iOS-앱-개발자를-위한-RESTful-API-활용-방식-그리고-WebSocket

iOS 앱 개발자를 위한 RESTful API 실전 적용과 WebSocket